[发明专利]带有涡簧储能机构的电动汽车复合储能系统及其能量分配方法

权利要求书

1.带有涡簧储能机构的电动汽车复合储能系统，其特征在于，它包括锂离子电池组(1)、双向逆变器(2)、驱动电机(3)、一号离合器(4)、齿轮机构(5)、变速箱(8)、二号离合器(9)、棘轮机构(10)、涡簧储能机构(11)、位置传感器(12)、系统控制器(13)和电压传感器(14)；

锂离子电池组(1)的电流输出端连接双向逆变器(2)的直流电流端，双向逆变器(2)的交流电流端连接驱动电机(3)的电源信号端，驱动电机(3)的输出轴通过一号离合器(4)与齿轮机构(5)传动连接，齿轮机构(5)同时与变速箱(8)的主轴一端和汽车减速器(7)的主轴传动连接，变速箱(8)的主轴另一端通过二号离合器(9)与涡簧储能机构(11)的主轴同轴连接，棘轮机构(10)套设在涡簧储能机构(11)主轴的外侧，棘轮机构(10)位于二号离合器(9)与涡簧储能机构(11)之间；

位置传感器(12)用于采集涡簧储能机构(11)的主轴旋转位置；位置传感器(12)的主轴旋转位置信号输出端通过CAN总线连接系统控制器(13)的涡簧储能机构的主轴旋转位置信号输入端；

电压传感器(14)用于采集锂离子电池组(1)的电压信号；电压传感器(14)的信号输出端通过CAN总线连接系统控制器(13)的锂离子电池电量信号输入端；系统控制器(13)的逆变器控制信号输出端连接双向逆变器(2)的控制信号输入端，棘轮机构(10)的开通或关闭控制信号输入端连接系统控制器(13)的棘轮控制信号输出端；

系统控制器(13)还用于控制一号离合器(4)和二号离合器(9)的断开和闭合。

2.根据权利要求1所述的带有涡簧储能机构的电动汽车复合储能系统，其特征在于，涡簧储能机构(11)包括箱体(111)、涡簧储能机构的主轴(112)和涡簧本体(113)；涡簧本体(113)设置在箱体(111)内，涡簧本体(113)的外端与箱体(111)的内壁固定连接；涡簧本体(113)套设在涡簧储能机构的主轴(112)的外侧，且涡簧本体(113)的内端与涡簧储能机构的主轴(112)侧壁刚性连接。

3.根据权利要求1所述的带有涡簧储能机构的电动汽车复合储能系统，其特征在于，驱动电机(3)采用发电机与电动机一体机实现。

4.带有涡簧储能机构的电动汽车复合储能系统的能量分配方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：

步骤一、采用车载传感器采集电动汽车的油门踏板开度和车速信号，采用系统控制器(13)判断电动汽车的油门踏板开度是否大于0，若是，电动汽车的带有涡簧储能机构的电动汽车复合储能系统处于输出功率状态，执行步骤二，否则，执行步骤五；

步骤二、根据电动汽车的油门踏板开度和车速信号计算电动汽车的需求功率P_dem，采用位置传感器(12)采集涡簧储能机构(11)主轴位置a；

步骤三、设定启动涡簧储能机构(11)的阈值功率为P_thr和涡簧储能机构(11)主轴的旋转位置阈值a_thr；

步骤四、获取电动汽车的需求功率P_dem和涡簧储能机构(11)主轴位置a，与相应阈值进行比较：

当P_dem＞P_thr，且a≥a_thr时，系统控制器(13)控制一号离合器(4)与二号离合器(9)同时闭合，锂离子电池组(1)和涡簧储能机构(11)共同为汽车减速器(7)提供驱动能量，涡簧储能机构(11)输出的能量大于锂离子电池组(1)输出的能量；

当P_dem＞P_thr，且a＜a_thr时，系统控制器(13)控制一号离合器(4)与二号离合器(9)同时闭合，锂离子电池组(1)为汽车减速器(7)提供驱动能量，锂离子电池组(1)同时为涡簧储能机构(11)补充能量；

当P_dem≤P_thr，且a≥a_thr时，系统控制器(13)控制一号离合器(4)闭合，二号离合器(9)断开，锂离子电池组(1)为汽车减速器(7)提供驱动能量，同时通过控制棘轮机构(10)的棘爪使涡簧储能机构(11)停止转动；

当P_dem≤P_thr，且a＜a_thr时，系统控制器(13)控制一号离合器(4)与二号离合器(9)同时闭合，锂离子电池组(1)为汽车减速器(7)提供驱动能量，锂离子电池组(1)同时为涡簧储能机构(11)补充能量，完成了电动汽车复合储能系统输出功率时的能量分配；

步骤五、对涡簧储能机构(11)主轴位置a与涡簧储能机构(11)存储满能量的主轴旋转位置a₀进行比较：

当a＜a₀时，驱动电机(3)回收汽车的制动能量，系统控制器(13)控制一号离合器(4)断开，二号离合器(9)闭合，为涡簧储能机构(11)补充能量；

当a＝a₀时，驱动电机(3)回收汽车的制动能量，系统控制器(13)控制二号离合器(9)断开，一号离合器(4)闭合，为锂离子电池组(1)充电。